[发明专利]一种超低比导通电阻的横向高压功率器件及制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体功率器件技术领域，涉及一种超低比导通电阻的横向高压功率器件及其制造方法。

背景技术

横向高压功率器件是高压功率集成电路发展必不可少的部分，高压功率器件要求具有高的击穿电压，低的导通电阻和低的开关损耗。横向高压功率器件实现高的击穿电压，要求其用于承担耐压的漂移区具有长的尺寸和低的掺杂浓度，但为了满足器件低导通电阻，又要求作为电流通道的漂移区具有高的掺杂浓度。在功率LDMOS器件（Latral Double-diffused MOSFET）设计中，击穿电压BV（Breakdown Voltage）与比导通电阻R_on,sp（Specific on-resistance）存在关系：R_on,sp∝BV^2.3～2.6，因此器件在高压应用时，导通电阻急剧上升，从而限制了高压LDMOS器件在高压功率集成电路中的应用，尤其是在要求低导通损耗和小芯片面积的电路中。为了克服高导通电阻的问题，J.A.APPLES等人提出了RESURF（Reduced SURface Field）降低表面场技术，被广泛应用于高压器件的设计中，虽然有效地减小了导通电阻，但击穿电压和导通电阻之间的矛盾关系仍有待进一步改善。

发明内容

为了解决上述现有横向高压功率器件中所存在的高导通电阻问题，本发明提出了一种低导通损耗的横向高压功率器件及其制造方法，在保持高的击穿耐压的情况下，可以大大的降低器件比导通电阻。所述的超低比导通电阻横向高压功率器件与具有降场层结构的传统高压功率器件相比，在相同芯片面积的情况下具有更小的导通电阻（或在相同的导通能力的情况下具有更小的芯片面积）。同时，本发明提供的制造方法简单，工艺难度相对较低。

本发明技术方案为：

一种超低比导通电阻的横向高压功率器件，如图2所示，包括第一导电类型半导体衬底1、第二导电类型半导体漂移区2、第一导电类型半导体降场层3、第一导电类型半导体体区6、第一导电类型半导体埋层4、第二导电类型半导体重掺杂层5、场氧化层7、栅氧化层8、多晶硅栅极9、第二导电类型半导体漏区（或第一导电类型半导体阳极区）10、第二导电类型半导体源区（或第二导电类型半导体阴极区）11、第一导电类型半导体体接触区12、金属前介质13、源极金属（或阴极金属）14、漏极金属（或阳极金属）15；第二导电类型半导体漂移区2位于第一导电类型半导体衬底1表面，第二导电类型半导体漂移区2的顶层中间区域具有第一导电类型半导体降场层3和第二导电类型半导体重掺杂层5，第二导电类型半导体漂移区2的顶层一侧区域具有与漏极金属（或阳极金属）15相连的第二导电类型半导体漏区（或第一导电类型半导体阳极区）10，第二导电类型半导体漂移区2表面是场氧化层7，第二导电类型半导体重掺杂层5位于场氧化层7和第一导电类型半导体降场层3之间；第一导电类型半导体体区6位于第一导电类型半导体衬底1表面，第一导电类型半导体体区6与第二导电类型半导体漂移区2中远离第二导电类型半导体漏区（或第一导电类型半导体阳极区）10的侧面相接触，第一导电类型半导体体区6中具有与源极金属（或阴极金属）14相连的第二导电类型半导体源区（或第二导电类型半导体阴极区）11和第一导电类型半导体体接触区12；第一导电类型半导体体区6与第一导电类型半导体衬底1之间还具有第一导电类型半导体埋层4；第一导电类型半导体体区6和第二导电类型半导体源区（或第二导电类型半导体阴极区）11的表面是栅氧化层8，栅氧化层8的表面是多晶硅栅极9；多晶硅栅极9、源极金属（或阴极金属）14和漏极金属（或阳极金属）15之间的区域填充有金属前介质13。

本发明的工作原理可以描述如下：